Luận văn về cải tiến dây chuyền làm mờ chai: Phương pháp và lợi ích

Chuyên khảo phân tích Luận văn cải tiến dây chuyền làm mờ chai, đánh giá các khía cạnh quan trọng, đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo.

• Tác giả: Nguyễn Văn Vinh
• Người hướng dẫn: Th.s Trần Văn Thành
• Trường học: Trường Đại Học Lạc Hồng
• Chuyên ngành: Điện - Điện Tử
• Đề tài: Cải tiến dây chuyền làm mờ chai: Giải pháp tối ưu hiệu quả sản xuất
• Loại tài liệu: Báo cáo nghiên cứu khoa học

Mục lục chi tiết

• PHẦN MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 1.1. Quy trình làm mờ chai
• 1.1.1. Quy trình làm mờ chai
• 1.1.2. Nhận xét
• 1.1.3. Phương án lựa chọn
• 1.2. PLC S7-200 CPU 224 và Phần mềm STEP7 Micro WIN
• 1.2.1. Tổng quan PLC S7-200 CPU 224
• 1.2.2. Phần mềm viết chương trình STEP7 Micro WIN
• 1.2.2.1. Phần mềm STEP7 Micro WIN
• 1.2.2.2. Các chức năng của các thanh công cụ
• 1.3. Khí cụ điện thiết kế tủ điều khiển
• 1.3.1. Nút nhấn
• 1.3.2. Đèn báo
• 1.3.3. CB
• 1.3.4. Khởi động từ
• 1.3.5. Relay nhiệt
• 1.3.6. Cảm biến

Tóm tắt

I. Cải tiến dây chuyền sản xuất

Cải tiến dây chuyền sản xuất là một yếu tố quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả sản xuất. Việc áp dụng công nghệ mới và cải tiến quy trình sản xuất giúp giảm thiểu chi phí và tăng năng suất. Đặc biệt, trong ngành sản xuất rượu đóng chai, việc cải tiến dây chuyền làm mờ chai là cần thiết để đáp ứng nhu cầu thị trường. Công ty Phương Minh Khoa đã nhận thấy rằng việc nhập dây chuyền công nghệ từ nước ngoài không mang lại hiệu quả kinh tế. Do đó, việc cải tiến quy trình công nghệ trong nước là giải pháp tối ưu để nâng cao hiệu quả sản xuất. Cải tiến này không chỉ giúp giảm chi phí mà còn đảm bảo chất lượng sản phẩm.

1.1 Giải pháp tối ưu hóa sản xuất

Giải pháp tối ưu hóa sản xuất bao gồm việc thiết kế dây chuyền tự động làm mờ chai thủy tinh. Quy trình này được thực hiện qua nhiều giai đoạn, từ khảo sát công đoạn làm mờ chai đến thiết kế và thi công hệ thống. Việc sử dụng công nghệ PLC trong điều khiển hệ thống giúp nâng cao hiệu suất sản xuất. Giải pháp này không chỉ giảm thiểu sức lao động của công nhân mà còn đảm bảo quy trình sản xuất diễn ra ổn định và hiệu quả. Theo nghiên cứu, việc áp dụng công nghệ tự động hóa giúp tăng năng suất và giảm thiểu rủi ro trong quá trình sản xuất.

1.2 Nâng cao hiệu suất sản xuất

Nâng cao hiệu suất sản xuất là mục tiêu chính của việc cải tiến dây chuyền làm mờ chai. Việc áp dụng công nghệ mới giúp giảm thời gian ngâm chai và tăng số lượng chai xử lý trong một khoảng thời gian nhất định. Quy trình làm mờ chai hiện tại có nhiều bước thủ công, dẫn đến hiệu suất thấp. Bằng cách tự động hóa quy trình này, công ty có thể tăng cường năng suất và giảm thiểu tỷ lệ hư hỏng chai. Hệ thống điều khiển PLC cho phép điều chỉnh thời gian và độ sâu ngâm chai một cách chính xác, từ đó tối ưu hóa quy trình sản xuất.

1.3 Tối ưu hóa quy trình sản xuất

Tối ưu hóa quy trình sản xuất là một phần quan trọng trong việc cải tiến dây chuyền làm mờ chai. Quy trình hiện tại cần được phân tích để xác định các điểm yếu và đề xuất các phương án cải tiến. Việc sử dụng cầu trục kết hợp với hệ thống điều khiển tự động giúp giảm thiểu sự can thiệp của công nhân, từ đó nâng cao hiệu quả sản xuất. Các phương án thiết kế cần được trình bày rõ ràng và có sự đồng thuận từ phía công ty để đảm bảo tính khả thi và hiệu quả trong thực tế. Tối ưu hóa quy trình không chỉ giúp nâng cao năng suất mà còn đảm bảo an toàn cho người lao động.

II. Công nghệ làm mờ chai

Công nghệ làm mờ chai là một phần không thể thiếu trong quy trình sản xuất rượu đóng chai. Quy trình này bao gồm nhiều bước, từ làm sạch bề mặt chai đến ngâm trong dung dịch làm mờ. Việc sử dụng dung dịch acid HCL loãng kết hợp với nước là một trong những phương pháp hiệu quả để làm mờ chai. Tuy nhiên, quy trình này cũng tiềm ẩn nhiều rủi ro cho sức khỏe của công nhân. Do đó, việc cải tiến quy trình công nghệ là cần thiết để đảm bảo an toàn cho người lao động. Công ty cần nghiên cứu và áp dụng các phương pháp mới để giảm thiểu tác động của hóa chất đến sức khỏe công nhân.

2.1 Quy trình làm mờ chai

Quy trình làm mờ chai bao gồm các bước chính như ngâm chai trong dung dịch làm sạch, rửa sạch và ngâm trong dung dịch làm mờ. Mỗi bước đều có thời gian và yêu cầu kỹ thuật riêng. Việc tuân thủ quy trình này là rất quan trọng để đảm bảo chất lượng sản phẩm. Tuy nhiên, quy trình hiện tại còn nhiều hạn chế, như thời gian ngâm chưa chính xác và số lượng chai xử lý còn thấp. Cải tiến quy trình làm mờ chai sẽ giúp nâng cao hiệu suất và chất lượng sản phẩm.

2.2 Công nghệ làm mờ chai

Công nghệ làm mờ chai hiện nay đang được áp dụng rộng rãi trong ngành sản xuất đồ uống. Việc sử dụng công nghệ tự động hóa trong quy trình làm mờ chai giúp giảm thiểu sự can thiệp của con người và nâng cao hiệu suất sản xuất. Công nghệ PLC được sử dụng để điều khiển các thiết bị trong dây chuyền sản xuất, từ đó đảm bảo quy trình diễn ra một cách chính xác và hiệu quả. Việc áp dụng công nghệ mới không chỉ giúp nâng cao năng suất mà còn giảm thiểu rủi ro trong quá trình sản xuất.

Nội dung chính

Cải Tiến Dây Chuyền Làm Mờ Chai Thủy Tinh Tự Động Bằng PLC: Giải Pháp Tối Ưu Hiệu Suất Và An Toàn Trong Sản Xuất Đồ Uống

---

Tóm tắt nghiên cứu (200-250 từ)

• Câu hỏi nghiên cứu chính (Research Question): Làm thế nào để thiết kế, thi công và tự động hóa một dây chuyền làm mờ vỏ chai thủy tinh hoàn toàn nội địa, vừa tối ưu hóa chi phí đầu tư so với công nghệ ngoại nhập, vừa loại bỏ triệt để rủi ro phơi nhiễm hóa chất độc hại cho công nhân và giải quyết bài toán nâng cao năng suất mẻ?
• Tổng quan phương pháp (Methodology Snapshot): Nghiên cứu tích hợp hệ thống điều khiển tự động hóa sử dụng bộ khả trình PLC Siemens S7-200 (CPU 224), kết hợp cơ cấu cầu trục di chuyển 2 trục (X-Y) với palang tời xích điện Hitachi 1000kg và mạng lưới cảm biến tiệm cận cảm ứng từ Omron E2E. Quy trình công nghệ được chuẩn hóa qua chu trình khép kín 4 bể xử lý hóa - lý.
• Kết quả then chốt (Key Findings): Hệ thống vận hành tự động đạt độ chính xác cao về thời gian ngâm (1-3 phút/bể) và khoảng cách nhúng; nâng công suất tải trọng mẻ từ 30 chai lên 300 chai thủy tinh (khối lượng định mức 400kg), tăng năng suất gấp 10 lần và triệt tiêu tiếp xúc trực tiếp của con người với dung dịch acid HCl và hóa chất ăn mòn.
• Ý nghĩa ứng dụng (Implications): Khẳng định khả năng tự chủ công nghệ chế tạo máy và tự động hóa trong nước cho các doanh nghiệp sản xuất đồ uống vừa và nhỏ, mang lại hiệu quả kinh tế vượt trội nhờ cắt giảm chi phí nhân công và tỉ lệ phế phẩm.

---

Bối cảnh và tầm quan trọng (300-350 từ)

Trong ngành công nghiệp sản xuất đồ uống và rượu đóng chai hiện đại, mẫu mã bao bì đóng vai trò tiên quyết trong việc định vị thương hiệu và thu hút người tiêu dùng. Xu hướng sử dụng chai thủy tinh làm mờ (frosted glass) cho các dòng sản phẩm rượu mạnh cao cấp đang tăng trưởng mạnh mẽ nhờ vẻ ngoài sang trọng và tính thẩm mỹ vượt trội. Tuy nhiên, quy trình làm mờ chai truyền thống đòi hỏi xử lý bề mặt qua nhiều công đoạn hóa chất phức tạp, bao gồm acid clohydric (HCl loãng 30–36%) để tẩy rửa bề mặt và các dung dịch ăn mòn thủy tinh chuyên dụng.

                  QUY TRÌNH XỬ LÝ HÓA - LÝ 4 BỂ

Thực trạng tại nhiều doanh nghiệp vừa và nhỏ như Công ty Phương Minh Khoa cho thấy, việc nhập khẩu dây chuyền làm mờ tự động từ nước ngoài đòi hỏi kinh phí đầu tư ban đầu và chi phí bảo dưỡng quá lớn, không khả thi về mặt kinh tế. Ngược lại, phương pháp thủ công hoặc bán tự động hiện hữu bộc lộ nhiều rào cản nghiêm trọng:

1. Năng suất giới hạn: Mỗi mẻ chỉ xử lý được khoảng 30 chai do giới hạn thể lực của công nhân.
2. Sai số quy trình: Thao tác định vị nhúng chai và căn chỉnh thời gian ngâm thủ công thiếu ổn định, dẫn đến tỉ lệ chai hỏng, không đồng đều màu mờ rất cao.
3. An toàn lao động: Môi trường làm việc đậm đặc hơi acid và hóa chất độc hại gây tổn hại nghiêm trọng đến đường hô hấp và da của người thao tác.

Việc nghiên cứu cải tiến, tự động hóa dây chuyền làm mờ chai bằng công nghệ cơ điện tử nội địa là yêu cầu cấp thiết. Đề tài không chỉ giải quyết triệt để rủi ro an toàn lao động mà còn tạo tiền đề cho các doanh nghiệp nội địa nâng cao năng lực cạnh tranh thông qua việc tối ưu hóa năng suất và làm chủ công nghệ sản xuất với chi phí tối thiểu.

---

Methodology và approach (350-400 từ)

Nghiên cứu được triển khai theo quy trình kỹ thuật 4 giai đoạn, kết hợp giữa tính toán động lực học cơ khí, thiết kế hệ thống điều khiển tự động và kiểm nghiệm thực nghiệm tại nhà máy:

1. Phân tích quy trình công nghệ 4 bể

Chu trình xử lý bề mặt được chuẩn hóa bao gồm:

• Bể 1: Ngâm dung dịch HCl loãng (tỉ lệ acid:nước là 2:1) trong 1 phút để tẩy sạch cặn bẩn bề mặt.
• Bể 2: Ngâm rửa nước sạch trong 1 phút để trung hòa và loại bỏ dung dịch acid.
• Bể 3: Ngâm dung dịch làm mờ chuyên dụng trong 1–3 phút tạo độ nhám mờ đồng nhất.
• Bể 4: Ngâm rửa sạch hoàn thiện trong 1 phút trước khi đưa ra vị trí bốc dỡ và làm khô.

2. Tính toán và lựa chọn cơ cấu truyền động

• Cơ cấu nâng hạ (Trục Y): Với tải trọng danh định của pallet chứa 300 chai thủy tinh đạt $m_{hàng} = 400,\text{kg}$, palang xích điện Hitachi 1SH (sức nâng định mức 1000kg, tốc độ nâng $v_1 = 4.6,\text{m/phút}$, công suất động cơ $0.8,\text{kW}$) được lựa chọn nhằm đảm bảo hệ số an toàn cao và chế độ làm việc dài hạn. Cơ cấu tích hợp bộ thắng từ chuyên dụng giúp dừng định vị phương đứng chính xác tuyệt đối.
• Cơ cấu di chuyển cầu trục (Trục X): Động cơ di chuyển 1ET (công suất $0.4,\text{kW}$, tốc độ $10.5,\text{m/phút}$) được tính toán dựa trên lực cản tĩnh, hệ số ma sát trượt và ma sát mép bánh xe trên thanh ray chiều dài 15m.

3. Kiến trúc điều khiển và đảm bảo độ tin cậy

• Bộ điều khiển trung tâm: Sử dụng PLC Siemens S7-200 (CPU 224) tích hợp 14 ngõ vào số (DI) và 10 ngõ ra số (DO), lập trình qua phần mềm STEP 7 Micro/WIN với thuật toán vòng lặp trạng thái (State Machine).
• Hệ thống cảm biến và phản hồi: Cảm biến cảm ứng từ Omron E2E-X8MPF1 (đầu lồi) và E2E-SD8MPF1 (đầu bằng) với tần số đáp ứng 1000Hz được lắp đặt dọc theo khung dẫn hướng để xác định chính xác 10 vị trí làm việc và 2 vị trí giới hạn an toàn (Dead-limit).
• Bảo vệ động lực: Tủ điện trang bị Aptomat Mitsubishi, khởi động từ Contactor ABB kết hợp Relay nhiệt lưỡng kim dập hồ quang, đi dây động lực $1,\text{mm}^2$ và dây tín hiệu $0.5,\text{mm}^2$ phân mã màu đạt chuẩn công nghiệp.

---

Phát hiện chính (400-450 từ)

Quá trình triển khai thử nghiệm tải trọng thực tế (water load & pallet load) và đưa vào vận hành tại nhà máy đã mang lại các kết quả định lượng rõ rệt:

TĂNG TRƯỞNG NĂNG SUẤT VÀ HIỆU QUẢ CÔNG NGHỆ

1. Tăng năng suất đột phá lên 1000%

Dây chuyền tự động mới cho phép vận chuyển và xử lý trơn tru pallet tải trọng 400kg chứa 300 chai thủy tinh trong một chu trình duy nhất, so với mức 30 chai/mẻ của quy trình thủ công trước đây. Điều này tạo ra bước nhảy vọt gấp 10 lần về sản lượng đầu ra trên mỗi đơn vị thời gian.

2. Chuẩn hóa độ chính xác và chất lượng sản phẩm

Thuật toán PLC kiểm soát nghiêm ngặt thời gian ngâm tại từng bể với sai số thời gian dưới 1 giây, loại bỏ hoàn toàn hiện tượng ăn mòn quá mức (over-etching) hoặc không đủ độ mờ do sai lệch thao tác của con người. Tỉ lệ phế phẩm và hư vỡ do va chạm giảm từ mức đáng kể xuống gần bằng 0 nhờ cơ chế hãm thắng từ và công tắc hành trình điện tử.

3. Vận hành linh hoạt với cơ chế 2 chế độ (Auto/Manual)

Hệ thống cho phép chuyển đổi mượt mà giữa chế độ Manual (hỗ trợ bảo trì, căn chỉnh độc lập từng trục nâng/hạ/di chuyển) và chế độ Auto (vận hành tự động theo chu trình khép kín). Đặc biệt, hệ thống tích hợp giải thuật nhớ trạng thái bước: khi xảy ra sự cố mất điện đột ngột, PLC lưu trữ vị trí chu trình hiện tại vào vùng nhớ không bốc hơi, cho phép tiếp tục hoàn thiện mẻ ngâm khi tái cấp điện mà không làm hỏng toàn bộ mẻ sản phẩm.

4. Phát hiện bất cập về quán tính và phương án xử lý

Trong quá trình chạy thử nghiệm, nhóm nghiên cứu phát hiện hiện tượng dao động quán tính cơ học của dây xích và pallet khi cầu trục tăng tốc hoặc dừng đột ngột. Vấn đề này đã được khoanh vùng xử lý bằng cách tối ưu hóa khoảng cách gá đặt cảm biến và xác định yêu cầu tích hợp thêm biến tần (VFD - Inverter) để điều khiển đường cong gia tốc mềm cho các phiên bản tiếp theo.

---

Đóng góp khoa học và thực tiễn (250-300 từ)

• Về mặt phương pháp và kỹ thuật: Nghiên cứu đã xây dựng hoàn chỉnh mô hình tích hợp giữa công nghệ điều khiển khả trình PLC S7-200 với hệ thống cầu trục công nghiệp hạng nhẹ trong môi trường hóa chất ăn mòn cao. Giải thuật điều khiển đa chế độ kết hợp cơ chế lưu vết chu trình khi mất điện là đóng góp kỹ thuật quan trọng, có thể ứng dụng cho nhiều hệ thống nhúng/rửa công nghiệp khác.
• Về mặt thực tiễn sản xuất: Đề tài đã bàn giao thành công một dây chuyền làm mờ chai tự động vận hành ổn định, mang lại lợi ích kép cho doanh nghiệp:
  1. Kinh tế: Cắt giảm tối đa chi phí nhân công vận hành, giảm chi phí đầu tư ban đầu xuống nhiều lần so với thiết bị nhập ngoại.
  2. An toàn: Triệt tiêu nguy cơ tai nạn lao động và bệnh nghề nghiệp do tiếp xúc hóa chất nguy hiểm.
  3. Thương mại: Tủ điện và hệ thống cầu trục được thiết kế gọn gàng, thẩm mỹ công nghiệp cao, đóng vai trò như một điểm nhấn công nghệ quảng bá năng lực sản xuất với đối tác.
• Tự chủ công nghệ nội địa: Minh chứng cho tính khả thi của việc tận dụng đội ngũ kỹ sư và nguồn linh kiện công nghiệp trong nước để giải quyết các bài toán tự động hóa đặc thù tại Việt Nam.

---

Đối tượng quan tâm (200-250 từ)

Báo cáo nghiên cứu này mang lại giá trị tham khảo chuyên sâu cho nhiều nhóm đối tượng:

• Kỹ sư Tự động hóa & Cơ điện tử: Cung cấp tài liệu thiết kế chi tiết từ khâu tính toán công suất động cơ, chọn tiết diện dây dẫn, sơ đồ mạch điều khiển PLC đến lưu đồ giải thuật điều khiển trạng thái.
• Chủ doanh nghiệp & Quản lý sản xuất ngành đồ uống, bao bì thủy tinh: Nắm bắt mô hình cải tiến dây chuyền chi phí thấp nhưng mang lại hiệu suất vượt trội, hỗ trợ ra quyết định chuyển đổi số và tự động hóa nhà máy.
• Chuyên viên An toàn & Môi trường lao động (HSE): Tham khảo giải pháp kỹ thuật nhằm loại trừ rủi ro tiếp xúc acid vô cơ và hóa chất độc hại trong công nghiệp chế biến.
• Giảng viên & Sinh viên khối ngành Kỹ thuật: Nguồn case-study thực tiễn điển hình về việc chuyển giao kiến thức học thuật tại trường đại học vào giải quyết bài toán thực tế của doanh nghiệp.

---

FAQ (Câu hỏi thường gặp) (250-300 từ)

1. Phát hiện quan trọng nhất của nghiên cứu này là gì?

Khả năng nâng công suất mẻ lên gấp 10 lần (từ 30 chai lên 300 chai/mẻ nặng 400kg) đồng thời kiểm soát chính xác 100% thời gian ngâm hóa chất, loại bỏ hoàn toàn sự can thiệp thủ công độc hại của công nhân.

2. Điểm đặc biệt trong giải thuật điều khiển của hệ thống là gì?

Giải thuật tích hợp khả năng lưu nhớ bước chu trình khi xảy ra sự cố mất điện. Khi có điện trở lại, PLC tự động phục hồi và tiếp tục chu trình ngâm đúng giai đoạn dở dang, tránh lãng phí nguyên liệu và hỏng sản phẩm.

3. Kết quả nghiên cứu có thể tổng quát hóa (generalize) cho các ngành khác không?

Hoàn toàn có thể. Mô hình cầu trục tự động 4 bể kết hợp PLC này có thể nhân rộng cho các ngành xi mạ kim loại, tẩy rửa bề mặt kim loại, sơn tĩnh điện, hoặc xử lý hóa chất đóng bao bì.

4. Bước phát triển tiếp theo (Next steps) của đề tài là gì?

Tích hợp bộ biến tần (Inverter) cho động cơ di chuyển trục X để triệt tiêu dao động quán tính của palang xích khi dừng/khởi động, đồng thời nghiên cứu module nạp/xếp chai tự động lên pallet.

5. Khả năng ứng dụng thực tế của hệ thống ra sao?

Dây chuyền đã được thi công, hiệu chỉnh và chuyển giao vận hành trực tiếp tại nhà máy của Công ty Phương Minh Khoa, chứng minh độ bền và tính ổn định cao trong chế độ làm việc dài hạn.

---

Kết luận (150 từ)

Đề tài "Cải tiến dây chuyền làm mờ chai: Giải pháp tối ưu hiệu quả sản xuất" của nhóm nghiên cứu Khoa Điện - Điện Tử, Trường Đại học Lạc Hồng là minh chứng tiêu biểu cho sự kết hợp hiệu quả giữa nghiên cứu ứng dụng và thực tiễn sản xuất công nghiệp. Bằng việc ứng dụng thành công PLC Siemens S7-200 cùng hệ thống truyền động cầu trục tự động hóa, đề tài đã giải quyết trọn vẹn bài toán nâng cao năng suất gấp 10 lần, đảm bảo an toàn tuyệt đối cho người lao động và tối ưu hóa chi phí đầu tư cho doanh nghiệp. Hướng phát triển tích hợp biến tần và cơ cấu cấp phôi tự động hứa hẹn sẽ hoàn thiện dây chuyền thành một chu trình sản xuất thông minh toàn diện trong tương lai.

Trích đoạn nội dung tài liệu

PHẦN MỞ ĐẦU Lý do chọn đề tài.  Công ty Phương Minh Khoa là một công ty chuyên sản xuất rượu đóng chai. Sản phẩm của công ty bao gồm các loại rượu. Xu hướng đa dạng sản phẩm của các công ty sản xuất đồ uống với nhu cầu cao về chai lọ thủy tinh, tạo ra kiểu dáng của mỗi thương hiệu.

Hình 1: Hình chai thủy tinh trước và sau khi làm mờ.  Một trong những sản phẩm mới nhất của công ty là sản phẩm rượu mạnh với đặc trưng là chai mờ. Hình 2: Sản phẩm của công ty.  Việc nhập dây chuyền công nghệ làm mờ chai của các công ty nước ngoài đã được công ty tính đến, nhưng không mang lại hiệu quả kinh tế.

Chính vì vậy, bài toán đặt ra là làm thế nào để cải tiến quy trình công nghệ đảm bảo việc làm mờ chai với công nghệ trong nước.  Qua quá trình thực tập và làm việc tại công ty, nhóm sinh viên chúng em đã tiến hành khảo sát và đề nghị cải tiến quy trình công nghệ để ứng dụng trong dây GVHD: Th. s Trần Văn Thành SVTH: Nguyễn Văn Vinh Ừng Thanh Giang Trường Đại Học Lạc Hồng 2 Khoa Điện- Điện Tử Báo Cáo Nghiên Cứu Khoa Học chuyền làm mờ chai của công ty. Quy trình công nghệ đã được công ty chấp thuận và cho phép đưa vào triển khai sử dụng trong nhà máy.

Mục đích nghiên cứu.  Thiết kế dây chuyền tự động làm mờ chai thủy tinh.  Thi công bể chứa, hệ thống palang vận chuyển, hệ thống điện, tủ điều khiển phục vụ cho quy trình công nghệ.  Nghiên cứu giải thuật điều khiển, đảm bảo đúng quy trình.

Khoảng cách ngâm và thời gian ngâm phải ổn định  Lập trình chương trình điều khiển hệ thống làm mờ chai. Giảm thiểu sức lao động công nhân, nâng cao năng suất sản phẩm. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu. Đối tƣợng nghiên cứu.

 Tính toán lựa chọn trục tời nâng, hạ pallet có tới 300 chai thủy tinh và động cơ di chuyển trên cầu trục(thanh rail sắt) làm việc chế độ dài hạn.  Lựa chọn thiết bị cho hệ thống.  Lập trình điều khiển quá trình hoạt động của hệ thống bằng PLC. Đề tài nghiên cứu đƣợc phân làm 4 giai đoạn.

 Giai đoạn 1: Khảo sát công đoạn làm mờ chai của công ty, ghi nhận những yêu cầu trong quy trình làm mờ của công ty.  Giai đoạn 2: Phân tích các đặc điểm trong quy trình làm mờ chai, xây dựng các phương án thiết kế, trình phương án thiết kế.  Giai đoạn 3: Thiết kế tủ điều khiển, xây dựng chương trình, thi công lắp đặt tủ điều khiển tại công ty.  Giai đoạn 4: Chạy thử nghiệm và hiệu chỉnh các yêu cầu điều khiển theo yêu cầu của công ty.

Ý nghĩa khoa học.  Nắm vững được công nghệ làm mờ chai thủy tinh. s Trần Văn Thành SVTH: Nguyễn Văn Vinh Ừng Thanh Giang Trường Đại Học Lạc Hồng 3 Khoa Điện- Điện Tử Báo Cáo Nghiên Cứu Khoa Học  Nắm vững phương pháp xây dựng quy trình công nghệ sản xuất từ công nghệ làm mờ chai.  Nắm vững phương pháp sử dụng các thiết bị công nghiệp phù hợp để xây dựng.

thành công quy trình công nghệ sản xuất.  Làm chủ công nghệ k thuật tận dụng nguồn nhân lực trong nước.  Tự chủ về mặt công nghệ k thuật giúp giảm chi phí vận hành và bảo dư ng. Ý nghĩa thực tiển của đề tài nghiên cứu:  Thiết kế, thi công và chuyển giao thành công dây chuyền làm mờ chai tự động sử dụng PLC cho công ty sản xuất rượu đóng chai.

 Thi công hệ thống đảm bảo được an toàn trong lao động, tiến độ thực hiện và ứng dụng đem lại lợi nhuận cho nhà đầu tư về nhân công, chất lượng và số lượng sản phẩm.  Đáp ứng được quy trình sản xuất của nhà máy, đảm bảo vận hành ổn định. Nhiệm vụ nghiên cứu: Dự án phải giải quyết các bất cập trong quá trình sản xuất hiện tại của công ty, tuân thủ nghiêm ngặt các yêu cầu k thuật chuyên môn do công ty với các nội dung sau:  Giảm được số nhân công và sức lao động của công nhân làm việc trên dây chuyền.  Tuân thủ nghiêm ngặt các yêu cầu công nghệ chuyên môn của công ty đặt ra.

(Thời gian nhúng chai trong hồ phải chính xác với từng loại chai khác nhau. Độ sâu khi nhúng chai vào trong các hồ chất phải tuyệt đối chính xác và dễ dàng thay đổi tùy theo thực tế sản xuất)  Máy phải vận hành ổn định làm việc ở chế độ dài hạn với độ tin cậy về sự ổn định và chính xác cao.  Máy phải dễ thao tác, thân thiện với người điều khiển và hiển thị các thông số một cách trực quan.  Máy phải có khả năng nhớ được các bước đã thực hiện khi có sự cố mất điện để khi có điện lại máy s tiếp tục thực hiện các công việc tiếp theo tránh việc làm h ng một m sản phẩm khi xảy ra sự cố mất điện.

s Trần Văn Thành SVTH: Nguyễn Văn Vinh Ừng Thanh Giang Trường Đại Học Lạc Hồng 4 Khoa Điện- Điện Tử Báo Cáo Nghiên Cứu Khoa Học  Máy phải đảm bảo an toàn cho người sử dụng c ng như an toàn cho các thiết bị.  Máy phải được thiết kế với tiêu chuẩn, chất lượng tốt nhất và tính thẩm m cao để bản thân thiết bị là một kênh quảng cáo mỗi khi có khách hàng tới tham công ty.  Chi phí thiết kế và thi công phải là phù hợp nhất.  Từ những yêu cầu trên chúng em đã ngh tới việc lựa chọn một phương án điều khiển cho hệ thống đó là sử dụng PLC kết hợp với các khí cụ điện dùng trong công nghiệp để vừa đảm bảo tính mềm d o, đảm bảo độ bền, tính ổn định và chính xác c ng như tính thẩm m của thiết bị.

Phƣơng pháp nghiên cứu:  Nghiên cứu quy trình công nghệ.  Thiết kế quy trình sản xuất.  Thi công, lắp đặt hệ quy trình sản xuất để đảm bảo yêu cầu đặt ra.  Viết chương trình và chạy thử nghiệm tại công ty.

Kết quả nghiên cứu:  Giai đoạn 1: Thi công tủ điều khiển và lắp đặt hệ thống cầu trục.  Giai đoạn 2: Lập trình và chạy thử nghiệm tại công ty.  Giai đoạn 3: Hoàn thành điều khiển cầu trục và đưa và sử dụng tại công ty GVHD: Th. s Trần Văn Thành SVTH: Nguyễn Văn Vinh Ừng Thanh Giang Trường Đại Học Lạc Hồng 5 Khoa Điện- Điện Tử Báo Cáo Nghiên Cứu Khoa Học PHẦN NỘI DUNG CHƢƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Quy trình làm mờ chai.

1 Quy trình làm mờ chai: Công nghệ làm mờ chai được trình bày dưới dạng hình v dưới đây : Hình 1. 1: Quy trình làm mờ chai. Chai được đưa vào bể 1 chưa dung dịch làm sạch bề mặt chai (dung dịch acid HCL loãng (30 ÷ 36) % kết hợp với nước theo tỷ lệ 2:1) và ngâm trong khoảng thời gian 1 phút, sau đó chai được vận chuyển sang bể 2 để rửa sạch dung dịch ở bể 1 và ngâm trong vòng 1 phút. Sau khoảng thời gian đó, chai được đưa sang bể 3 ngâm 1- 3 phút trong dung dịch làm mờ chai.

Chai sau đó được rửa sạch ở bể 4 trong 1 phút và đưa ra ngoài làm khô chai. 2 Nhận xét :  Quy trình công nghệ trên có các thành phần acid HCL và dung dịch gây ảnh hưởng rất lớn đến sức kh e của công nhân vận hành → cần cải tiến quy trình công nghệ để người công nhân không can thiệp vào quy trình.  Số lượng chai trên mỗi m khi người công nhân làm việc là 30 chai → cần nâng cải tiến để nâng cao năng suất làm việc. Có 2 phương án được đề nghị : GVHD: Th.

s Trần Văn Thành SVTH: Nguyễn Văn Vinh Ừng Thanh Giang Trường Đại Học Lạc Hồng 6 Khoa Điện- Điện Tử Báo Cáo Nghiên Cứu Khoa Học  Sử dụng cầu trục với sự điều khiển của con người. Ưu điểm : nâng cao số lượng chai trên mỗi m. Nhược điểm : Điều khiển định vị vào các bể không chính xác; Dao động của palang lớn, gây nguy hiểm cho người điều khiển; Thời gian ngâm chai ở các giai đoạn không đảm bảo. Điều này dẫn đến → Thao tác chậm, không khai thác hết năng suất của máy, tỉ lệ hư chai là rất cao.

 Sử dụng palang kết hợp với việc điều khiển hệ thống tự động dùng PLC. Ưu điểm : Khắc phục được hết các nhược điểm ở phương án 1; Nhược điểm : Giá thành cao.3 Phƣơng án lựa chọn: Sau quá trình nghiên cứu, công ty đã nhất trí với phương án 2 của nhóm với yêu cầu bổ sung: Chọn PLC là bộ điều khiển, vị trí hạ trục tời, khoảng cách hạ để ngâm chai phải chính xác, thời gian ngâm của mỗi hồ công nhân có thể thay đổi được. Phải có thời gian mặc định ban đầu. 2 PLC S7-200 CPU 224 và Phần mềm STEP7 Micro WIN.

1 Tổng quan PLC S7-200 CPU 224  PLC S7-200 của hãng Siemens sản xuất thuộc dòng PLC nh (micro PLC), với ứng dụng điều khiển tự động đa dạng, nó được thiết kế nh gọn, lệnh hổ trợ mạnh cho chương trình ứng dụng trong điều khiển tự động.  Các dòng CPU của S7-200 bao gồm: CPU 210, CPU 212, CPU 214, CPU 215, CPU 216, CPU 221, CPU 222, CPU 224, CPU 224XP, CPU 226, CPU 226XM.  CPU 224 mang đặc tính chung với dòng PLC S7-200: GVHD: Th. s Trần Văn Thành SVTH: Nguyễn Văn Vinh Ừng Thanh Giang Trường Đại Học Lạc Hồng 7 Khoa Điện- Điện Tử Báo Cáo Nghiên Cứu Khoa Học Hình 1.

 Giao tiếp RS485.  Sử dụng chung phần mềm STEP7 Micro/WIN.  Kết nối với màn hình HMI OP73, TP 177(WinCC Flexible).  Khả năng mở rộng được 7 modul.

 Kết nối Simatic net CP 243-2 AS-I.  Kết nối Simatic net CP 241-1 enthernet…  Kết nối với modul mở rộng EM 22x…  Khả năng mở rộng được 256 I/O.  Có 6 bộ đếm tốc độ cao: HSC0 đến HSC5 tần số đáp ứng từ 4 đến 20kHz.  Xử lý dấu chấm động trong phép toán của chương trình.

 Truy cập các vùng nhớ như: V, I, Q, S, M, SM, T, C, L truy cập được bit, bytes, word, double word. 1: Bảng vùng nhớ của CPU 224. stt Vùng nhớ Kiểu vùng nhớ Bit bytes Word Double word 1 V 0. s Trần Văn Thành SVTH: Nguyễn Văn Vinh Ừng Thanh Giang Trường Đại Học Lạc Hồng 8 Khoa Điện- Điện Tử Báo Cáo Nghiên Cứu Khoa Học 5 SM 0.